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我校王磊教授团队在国际顶级学术期刊《Nature Communications》发表最新研究成果
2020-07-17 15:12:28

 近期,我校环境与市政工程学院、陕西省膜分离技术研究院王磊教授团队在二维纳米材料构筑具有高效离子筛分性能薄膜方面取得重要进展。研究成果《具有稳定通道的二维Ti3C2Tx-海藻酸层状膜的离子筛分特性研究》(“Ion sieving by a two dimensional Ti3C2Tx alginate lamellar membrane with stable interlayer spacing”)于2020年7月15日在线发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》(IF=12.12)上。


 这是我校首次以唯一单位在《Nature》子刊上发表论文,论文第一作者为我校青年教师、师资博士后王琎,通讯作者为团队研究带头人、博士后导师王磊教授,王旭东教授、博士研究生朱甲妮与硕士研究生张治杰等参与了研究工作。该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省,西安市各项科技计划以及校人才基金的资助,此外陕西省膜分离重点实验室,陕西省环境工程重点实验室也为研究开展给与了大量支持。

近年来,各类二维材料已经在多个重要应用领域展现了极大潜力。其中,利用二维纳米材料进行分离膜的制备,成为膜分离技术领域的前沿课题。与传统高分子膜相比,二维层状薄膜突破了传统膜分离过程中渗透性与选择性之间此升彼降的矛盾关系,可对不同尺寸量级的物质实现更加精确的筛分与传质。高效、快速的离子筛分技术在盐湖提锂、血液净化,净水处理等方向有着极其重要的意义,但是,目前二维薄膜由于其在水中结构不稳定,导致其在艾米级级别的离子分离效果远低于理论预测。

 该研究选取新型二维纳米Ti3C2Tx材料作为分离薄膜的构筑单元,通过在相邻纳米片之间引入海藻酸凝胶形成支柱结构,成功将膜内纳米通道的尺寸精确的控制在艾米级之内。膜内的大量稳定的二维限域通道对离子在其中的传输表现出了优良的分级效应。通过调控纳米通道的表面电位,可以分别实现对水环境中不同价态阳离子、阴离子的的分离功能。与商用高分子膜的对比,本研究的Ti3C2Tx薄膜在多个应用中都表现出取代传统高分子纳滤膜、离子交换膜等的潜力,该研究成果为团队重要成果转化方向打下了坚实的理论基础。


《Nature Communications》是国际顶级学术期刊《Nature》发行的子刊,其目的在于发布颇具综合性并代表某一领域重大进展的研究论文。作为为国际综合性期刊类别中的顶级杂志,在谷歌学术最新发布的2020年全球学术期刊h指数(h-index)排行榜中,《Nature Communications》位列第七位,该期刊发表的论文具有较高科研及应用价值,为各领域的创新发展具有重要的参考意义。